全固態電池介紹 (I)

超電容與電池的差異性

前言

全固態電池 (All Solid-State Batteries, ASSBs)

為改良傳統鋰離子電池 (Lithium-ion Batteries, LIBs) 缺點,研發出的新型實驗解決方案,

這些電池提供各產業從電動車到再生能源系統改變的潛力,

將 LIBs 中的液體電解質取代為固體材料,

研發 ASSBs 的初衷在於提高安全性,同時增加能量密度,並延長能量貯存的整體壽命,

在此文章中,將會介紹全固態電池與鋰離子電池的相同處、相異處,

並討論現今在實驗上遇到的困境,以及實驗相關儀器要求。


全固態電池 ASSBs 與鋰離子電池 LIBs 最大的差別在於他們各自的電解質狀態,

傳統的鋰離子電池會使用液體或是凝膠狀的電解質,

全固態電池則會採用固態電解質,

下圖 1 顯示了兩者的結構差異:

正極/負極在此可視作陽極/陰極,主要取決於設備的充放電狀態,

固態電解質的材質尚在研究當中,

目前已開發的包括:陶瓷、聚合物、樹脂、玻璃複合材料,


鋰離子電池的易燃特性,在使用上會有一些安全疑慮,

全固態電池可透過降低熱氣洩漏、穩定熱失控 (Thermal Runway)、使用獨特的樹突結構,有效改善此問題,

除了穩定實驗的安全性以外,

全固態電池相較鋰離子電池可提供較高的能量密度,

意味著在相同大小的情況下,ASSBs 可貯存更多能量,

這使其受到需要精密系統的能源貯存應用(像是電動車、攜帶式電子設備)的高度關注,

ASSBs 對熱能與機械能具有特殊的傳輸特性, 可解決 LIBs 面臨的主要問題,同時克服快速充電的限制

圖 1:放電期間,傳統鋰離子電池(左圖)、全固態電池(右圖)的結構原理圖

資料來源:BioLogic Learning Center – What are All-Solid-State Batteries

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